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国家模式与特色实验细胞资源库用户成功开发用于无标记高维度肿瘤异质性分析的空间微流控全息集成平台

  国家模式与特色实验细胞资源库为清华大学谭英与苏萍团队提供人肺癌细胞A549、人结肠癌细胞HCT116、人宫颈癌细胞HeLa、人白血病细胞THP-1、人乳腺上皮细胞MCF-10A、人乳腺癌细胞T47D、SK-BR-3、MCF-7、MDA-MB-361、MDA-MB-231等十余株重要实验细胞材料，全力支撑用户研发无标记高维度肿瘤异质性分析的空间微流控全息集成平台。2025年7月1日，清华大学谭英与苏萍团队在《Nature Communications》杂志发表题为“Spatial microfluidic holographic integrated platform for label-free and high-dimensional analysis of cancer heterogeneity”。该研究创新性地开发了一种空间微流控全息集成（Spatial Microfluidic Holographic Integrated, SMHI）平台，巧妙地将紧凑型数字全息显微成像技术（Digital holographic microscopy，DHM）与空间流体动力学聚焦微流控技术相结合，最终实现了无需数字重聚焦的快速、高保真单细胞无标记定量相位成像。

  研究人员构建了包含81个形态与纹理特征的多层级、高维度QPM相位特征数据集，并应用了最大相关最小冗余增量特征选择（MRMR-IFS）策略。该策略有效解决了高维特征冗余问题，智能筛选出最优特征组合，最终成功建立了高精度的机器学习分类模型。在多种高度异质性细胞群体的无标记分析中，该平台展现出卓越性能：对五种高发癌种细胞和七种乳腺癌亚型细胞的预测准确率均超过99.9%。此外，在模拟含稀有肿瘤细胞的人血样本（混合PBMC和肿瘤细胞）的检测中，该系统能有效区分并计数肿瘤细胞，证明了其泛化能力和实际应用潜力。

 

  上述结果标志着在无标记、高通量、高精度单细胞分析，特别是分析癌细胞异质性难题方面取得重要进展。相较于现有先进QPM-IFC系统，SMHI平台在系统稳定性、设备成本、计算成本、预测准确率和泛化能力方面具有显著综合优势。其设计理念和优异性能为癌症早期诊断、液体活检、药物筛选及免疫监控等临床和生物医学研究提供了强有力的创新工具，有望推动精准医疗的发展。

（本文章对原新闻做了部分修改）

原新闻链接：https://www.sigs.tsinghua.edu.cn/2025/0703/c7626a284001/page.htm

  

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